專利名稱：空氣冷卻裝置及空氣冷卻方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及高效地冷卻夏季等的高溫空氣的空氣冷卻裝置及空氣冷卻方法。更具體地說，就是涉及辦公樓、醫(yī)院，生產(chǎn)工廠的空氣冷卻裝置以及使用這種裝置的空氣冷卻方法。
所以，就提出了不用上述的鰭狀螺旋管而用斜向蜂窩體使水和空氣直接接觸的方法。例如，在特開2000-317248號公報(bào)中，公開了使水沿著固體流動地將濕壁塔串聯(lián)連接，使空氣通過這個(gè)濕壁塔從而除去空氣中的NOx的方法。但是，即使將這個(gè)方法用于空氣冷卻，一旦從濕壁塔流過而變溫的水再向下一個(gè)濕壁塔流下，就產(chǎn)生了不能充分冷卻空氣的問題。此外由于需要分別設(shè)置向各塔供水的泵，就有泵的設(shè)置成本以及增加運(yùn)行費(fèi)用的問題。
另外，作為不用鰭狀螺旋管而用斜向蜂窩體使水和空氣直接接觸的其他方法，還有將聚氯乙烯制的斜向蜂窩體用于冷卻塔上，用空氣冷卻溫水或熱水的方法。但是，由于斜向蜂窩體的材質(zhì)是普通的聚氯乙烯，溫水等在斜向蜂窩體的表面彈起，形成水滴狀落下。即溫水等不能使斜向蜂窩體的表面達(dá)到均勻潤濕的狀態(tài)，而不能充分利用斜向蜂窩體所具有的大表面積，所以熱效率比鰭狀螺旋管式冷卻器還要低，不能作為熱效率好的空氣冷卻器使用。
根據(jù)這樣的實(shí)際情況，通過本發(fā)明者進(jìn)行的刻意研究，發(fā)現(xiàn)了如果至少使用一個(gè)有斜向蜂窩體、冷卻水供給裝置和接水部的冷卻單元，而該冷卻單元中的每1個(gè)斜向蜂窩體的高度在特定范圍內(nèi)的話，即可改善熱效率、降低液氣比、減小壓力損失、節(jié)省空間和能源的空氣冷卻方法，從而完成了本發(fā)明。
即，本發(fā)明提供了一種具備冷卻單元和送風(fēng)裝置的空氣冷卻裝置，所述冷卻單元具有在前后兩面和上下兩面開口并且從前面開口部導(dǎo)入被冷卻空氣的同時(shí)從后面開口部排出冷卻空氣地配置的斜向蜂窩體、向該斜向蜂窩體的上面開口部供給冷卻水的冷卻水供給裝置、以及接收從該斜向蜂窩體的下面開口部排出的排水的接水部，所述送風(fēng)裝置向所述斜向蜂窩體的前面開口部導(dǎo)入被冷卻空氣并從該斜向蜂窩體的后面開口部排出冷卻空氣，其特征在于，至少具有一個(gè)所述冷卻單元，并且，該冷卻單元中的每個(gè)所述斜向蜂窩體的高度為200～800mm。
另外，本發(fā)明提供了一種空氣冷卻方法，特征在于使用前述空氣冷卻裝置，從該冷卻單元的前述斜向蜂窩體的前面開口部導(dǎo)入被冷卻空氣并從該斜向蜂窩體的后面開口部排出冷卻空氣。
圖2是第2實(shí)施方式的空氣冷卻裝置的概略圖。
圖3是第2實(shí)施方式的從被冷卻空氣的的流向垂直的側(cè)面看的空氣冷卻裝置的概略圖。
符號說明1為空氣冷卻裝置，2為水分散裝置(冷卻水的供給手段)，3為斜向蜂窩體，4為接水盤(接水部)，5、5a1、5a2、5a3、5b1、5b2、5b3、5c1、5c2、5c3、5d1、5d2、5d3為冷卻單元，6為循環(huán)泵(水循環(huán)裝置)，7為熱交換器，8為用于將排水冷卻的冷卻水，9為表示空氣流向的箭頭，10為送水管，12為冷卻水，13為排水，14為筐體，15為排水管，21、22為相互鄰接的波紋板，23為供水管道，101為斜向蜂窩體上面開口部，102為斜向蜂窩體后面開口部，103為斜向蜂窩體前面開口部，103為斜向蜂窩體下面開口部，111、112、113為分支進(jìn)水管，151、152、153為分支排水管。
被用于冷卻單元5的斜向蜂窩體3是由多個(gè)具有向一個(gè)方向傳播的波形形狀的波形板21、22(以下也稱波紋板)層疊起來而呈蜂窩形狀的，為被層疊的波紋板21、22按照波的傳播方向每隔一張而成斜交叉的方式層疊，并且每隔二層板的波傳播方向大致相同地配置的蜂窩狀體。
該斜向蜂窩體3與平行于波紋板21、22的面相垂直的4個(gè)面101～104切斷而形成長方體，并且當(dāng)該切斷面與波紋板的波傳播方向既不平行也不垂直的情況下，該長方體以切斷面之一的104作為下面并且以波紋板的最外層105、106分別作為左右面那樣載置后，則具有作為切斷面的前后兩面102、103以及上下兩面101、104的4面全部呈蜂窩形單元開口，而其左右兩面105、106被波紋板封閉的結(jié)構(gòu)。即斜向蜂窩體3具有前后兩面102、103以及上下兩面101、104開口的結(jié)構(gòu)。而且該切斷面的例如前后兩面102、103是向斜上方向設(shè)置的單元和向斜下方向設(shè)置的單元每隔一層而形成的。使從沿傾斜方向設(shè)置的單元的前后兩面看時(shí)相對于空氣流入、流出方向(水平方向)的傾斜角度(圖中的符號X)通常在15～45度，理想的是在25～35度的范圍內(nèi)。上述傾斜角度在該范圍內(nèi)的話，流下速度在適度的范圍，從而提高了接觸效率，所以是令人滿意的。
在上述斜向蜂窩體3中，層疊的波紋板每隔一層的波傳播方向相互交叉的角度(圖中的符號Y)通常為30～90度，最好為50～70度。如這樣將波紋板在上述角度范圍內(nèi)交叉地層疊，而按上述的那樣使傾斜角度(X)在15～45度時(shí)，被冷卻空氣及水與蜂窩單元的實(shí)際接觸面積加大，從而使被冷卻空氣與水的接觸，即被冷卻空氣的冷卻效率提高，所以是令人滿意的。即如后述的那樣，在本發(fā)明中從斜向蜂窩體3的前面開口部導(dǎo)入被冷卻空氣，并且從上部開口部101由冷卻水供給裝置2例如供水管23供水并滲透斜向蜂窩體的波紋板，而且水在該波紋板的最表面緩慢地向下流，被冷卻空氣的通氣方向和滲透壁面的水的流下方向保持適當(dāng)?shù)慕嵌龋岣吡私佑|效率。
在本發(fā)明中用的斜向蜂窩體的單元高度，即表示波形峰谷間尺寸的齒高尺寸，通常為2.5～8.0mm，理想的是3～5mm。如單元的齒高尺寸不到2.5mm，則制造困難，壓力損失大，所以不令人滿意。而如單元的齒高尺寸超過8mm，冷卻效率下降，所以也不理想。
斜向蜂窩體的波紋板的單元寬度(即單元節(jié)距)通常為6～16mm，而理想的是7～10mm。另外，斜向蜂窩體的前面開口部與后面開口部之間的尺寸，即，斜向蜂窩體的厚度(t)通常為100～1000mm，理想的是200～800mm。如該厚度不到100mm，則冷卻效率低，所以不令人滿意。而該厚度超過1000mm時(shí)，冷卻效率不再提高、壓力損失加大，所以也理想。另外，在本發(fā)明中，在使用多個(gè)斜向蜂窩體時(shí)，斜向蜂窩體的厚度合計(jì)在上述范圍內(nèi)即可。例如，使用厚度為300mm的斜向蜂窩體的情況下，也可把3片厚度為100mm的斜向蜂窩體沿厚度方向重疊，使其合計(jì)厚度為300mm。另外，如使用斜向蜂窩體作為冷卻裝置，單位體積的熱交換率比目前使用的鰭狀螺旋管高，所以可以降低斜向蜂窩體的厚度，從而減小裝置的設(shè)置空間。而且，水的循環(huán)量與現(xiàn)有的鰭狀螺旋管相比只需非常少量即可，可以大幅度地節(jié)約能源。
構(gòu)成斜向蜂窩體的板狀材料的表面有凹凸，內(nèi)部為多孔質(zhì)的，可以更多地得到部件的表面積，從增加了滲透部件并流下的水和空氣的接觸面積，這點(diǎn)是令人滿意的。作為這樣的板狀材料，可以是例如選自氧化鋁、二氧化硅及二氧化鈦中的1或2種以上的填充物或粘結(jié)劑和玻璃纖維、陶瓷纖維或氧化鋁纖維等的纖維基體材料組成的材料。其中，摻合了二氧化鈦的材料因?yàn)樘岣吡巳コ嵝曰瘜W(xué)污染物的效率所以比較理想。并且，板狀材料中通常包含的填充物或粘結(jié)劑為60～93重量％、纖維基體材料為7～40重量％；而理想的是填充物或粘結(jié)劑為70～88重量％、纖維基體材料為12～30重量％。板狀材料的配比如在該范圍內(nèi)，則板狀材料的水滲透性及強(qiáng)度高，令人滿意。
上述的板狀材料可以用眾所周知的方法制造，例如將用玻璃纖維、陶瓷纖維或氧化鋁纖維制造的紙浸泡于混合了氧化鋁凝膠等的粘結(jié)劑和氧化鋁水合物等的填充物的混合漿中后干燥，加工出波紋，然后進(jìn)行干燥處理和熱處理，除去了水分和有機(jī)物就可以制成。在除氧化鋁以外還含有二氧化硅和二氧化鈦的情況下，比如相對于氧化鋁為100重量份時(shí)，二氧化硅和二氧化鈦的配比量通常分別是5～40重量份。
另外，斜向蜂窩體的板狀材料的厚度通常為200～1000μm，理想的是300～800μm。此外，斜向蜂窩體的空隙率通常為50～80％，理想的是60～75％。通過使空隙率在該范圍內(nèi)，可以得到適當(dāng)?shù)臐B透性，提高水和空氣的接觸效率。如該板狀材料具有上述的厚度和空隙率，液氣比和水的滲透速度將在適度的范圍內(nèi)，在提高了水和空氣的接觸效率的同時(shí)，還具有足夠的強(qiáng)度。
斜向蜂窩體3的高度是200～800mm，理想的是400～600mm。如高度不滿200mm，從斜向蜂窩體最下部流下的冷卻水的溫度還低，作為冷卻水還沒有被充分利用就排出了，所以不令人滿意。而如高度超過了800mm，斜向蜂窩體最下部流下的冷卻水的溫度與被冷卻空氣的溫差變小，斜向蜂窩體最下部的熱交換率下降，所以也不理想。
作為將上述板狀材料制成為波紋板的方法，可以用讓平板通過能將有徑向振幅的波形在表面形成凹凸的多個(gè)寬幅齒輪的那種眾所周知的使用波紋成型機(jī)的方法。作為將得到的波紋板成型為上述的斜向蜂窩體的方法，可以用縱向100mm(斜向蜂窩體成型后的厚度尺寸)×橫向800mm(斜向蜂窩體成型后的寬度和高度尺寸)左右的矩形的裁斷用模板，先將上述波紋板的波的傳播方向與矩形的一條邊成15～45度那樣排列、裁斷后，制成矩形波紋板，然后把得到的矩形波紋板按每隔一張的波傳播方向斜交差那樣地配置，并將它們粘接后層疊的方法。而且，這樣制造的話，一塊斜向蜂窩體的厚度即為上述裁斷用模板的縱向長度。因此裝在1個(gè)冷卻單元上的斜向蜂窩體的高度，即斜向蜂窩體的前面開口部和后面開口部之間的尺寸必須為300mm的情況下，使用由縱向?yàn)?00mm的裁斷用模板制作的厚度為100mm的斜向蜂窩體時(shí)，將斜向蜂窩體沿厚度方向?qū)盈B3張后使用即可。另外，在高度方向和寬度方向上用1個(gè)斜向蜂窩體而尺寸不夠時(shí)，也可將斜向蜂窩體沿高度方向重疊數(shù)個(gè)或?qū)挾确较虿⒘袛?shù)個(gè)來用。而這樣重疊或并列數(shù)個(gè)來用時(shí)，斜向蜂窩體之間既可粘接也可不粘接。在不粘接時(shí)，只將數(shù)個(gè)斜向蜂窩體重疊或并列配置既可。
冷卻單元5所用的冷卻水供給裝置2是向斜向蜂窩體3的上面開口部供給冷卻水的。作為冷卻水供給裝置2的方式?jīng)]有特別的限定，例如可以用如

圖1所示只是讓水滴滴下的普通的供水管23，或雖沒圖示出來但在供水管上加裝噴淋嘴而可使水從斜向蜂窩體的上面開口部分散地供水的方法等。作為冷卻水供給裝置2，可以調(diào)節(jié)水量而能向斜向蜂窩體提供所需最小量冷卻水量的，較為理想。
用于冷卻單元5的接水部4是接收從斜向蜂窩體3的下面開口部104排出的排水的。作為接水部4的形式?jīng)]有特別的限定，例如可以用如圖1所示的雨水槽形接水盤等，在接水部4裝上能把排出的水排到接水部4外的排水管即可。冷卻單元5通常組裝并固定在沒有圖示出的框架上。在這種情況下，供水管23和斜向蜂窩體的上面開口部101之間形成了一點(diǎn)間隙，可以使供水從斜向蜂窩體的整個(gè)上面開口部101均一分散地流下，所以是令人滿意的。另外使斜向蜂窩體的下面開口部104和接水部4盡量接近地配置，從可節(jié)省空間上看是理想的。
空氣冷卻裝置1還具備了從斜向蜂窩體3的前面開口部103導(dǎo)入被冷卻空氣并從斜向蜂窩體3的后面開口部102排出冷卻后的空氣的送風(fēng)裝置。作為送風(fēng)裝置，比如可以用有風(fēng)扇的風(fēng)機(jī)等。另外，空氣冷卻裝置1設(shè)置了沒有圖示出來的冷卻排水的冷卻裝置及將排水提供給冷卻水供給裝置2的水循環(huán)裝置，可以再利用從斜向蜂窩體3流下由被冷卻空氣加溫的冷卻水(排水)，所以是令人滿意的。作為冷卻裝置，比如可以用熱交換器。另外，水循環(huán)裝置，比如可以用循環(huán)泵。
接下來參照圖1對第1實(shí)施方式的空氣冷卻裝置的使用方法進(jìn)行說明。首先使冷卻水12從冷卻水供給裝置2向斜向蜂窩體3的上面開口部101流下。在這時(shí)，適當(dāng)?shù)卣{(diào)節(jié)冷卻水12的供水量使斜向蜂窩體3達(dá)到全部潤濕的狀態(tài)。然后用沒有圖示的送風(fēng)裝置從斜向蜂窩體3的前面開口部103沿圖1中箭頭9的方向?qū)氡焕鋮s空氣。在斜向蜂窩體3的單元內(nèi)，流下的冷卻水12和導(dǎo)入的被冷卻空氣直接進(jìn)行氣液接觸，使被冷卻空氣得到冷卻的同時(shí)，如被冷卻空氣中存在化學(xué)污染物質(zhì)的話，該化學(xué)污染物質(zhì)等將被帶入冷卻水12。進(jìn)行了熱交換而變溫且在某些情況下帶入了化學(xué)污染物質(zhì)的冷卻水12，在從斜向蜂窩體3流下來以后成為排水13，流往接水部4。接水部4中的排水13再次被供往冷卻水供給裝置2被作為冷卻水12再利用。另外從斜向蜂窩體3的后面開口部102可以得到被冷卻后的空氣。
使用與第1實(shí)施方式有關(guān)的空氣冷卻裝置，冷卻空氣的方法使用包含了使被冷卻空氣和冷卻水直接接觸的斜向蜂窩體的冷卻單元，而且把斜向蜂窩體的高度控制在所確定的范圍內(nèi)，可以使冷卻水還是在冷的狀態(tài)下得到使用，達(dá)到熱效率好，液氣比小，壓力損失小和節(jié)省空間和能源的效果，并且降低成本。
在本發(fā)明的空氣冷卻裝置中，可以用數(shù)個(gè)冷卻單元5。在這種情況下的冷卻單元5的配置形式，例如可以用沿斜向蜂窩體3的上下方向數(shù)個(gè)配置的形式(多層配置)、沿被冷卻空氣的流動方向數(shù)個(gè)配置的形式(多列配置)、沿斜向蜂窩體3的橫向數(shù)個(gè)配置的形式以及將這些配置進(jìn)行1個(gè)或2個(gè)以上組合的復(fù)合配置形式等。斜向蜂窩體3的上下方向即為斜向蜂窩體3的上面開口部和下面開口部的連接方向，被冷卻空氣的流入方向即為斜向蜂窩體3的前面開口部和后開口部的連接方向，斜向蜂窩體3的橫向和上下方向以及被冷卻空氣的流入方向分別大致垂直方向。
現(xiàn)在參照圖2和圖3作為第2實(shí)施方式的例子對使用了數(shù)個(gè)冷卻單元5的空氣冷卻裝置進(jìn)行說明。圖2是本實(shí)施方式的空氣冷卻裝置的概略圖，圖3是從與本實(shí)施方式的空氣冷卻裝置的空氣流動方向垂直的方向看的概略圖。另外在圖3中，在被冷卻空氣的流動方向上相鄰的斜向蜂窩體之間可以看到間隙，這是為了易于理解附圖。實(shí)際上，前面的斜向蜂窩體的后面開口部102和后面的斜向蜂窩體的前面開口部103是搭接的或是靠得很近的。
第2實(shí)施方式下的空氣冷卻裝置在圖2及圖3中與圖1相同的組成部分用了相同符號進(jìn)行標(biāo)注，故省略說明，而主要僅對不同點(diǎn)進(jìn)行說明。在圖2及圖3中與圖1不同的點(diǎn)有，使用了12個(gè)冷卻單元5，沿上下方向配置3層并且沿被冷卻空氣的流動方向配置4列；以及將冷卻水系統(tǒng)和排水系統(tǒng)作為循環(huán)系統(tǒng)。即在第2實(shí)施方式的例子中，空氣冷卻裝置1A在冷卻空氣流動方向前方的第1列沿上下方向從上至下配置冷卻單元5a1、5a2、5a3，在相同方向的第2列沿上下方向從上至下配置冷卻單元5b1、5b2、5b3，然后在相同方向的第3列沿上下方向從上至下配置冷卻單元5c1、5c2、5c3，接下來在相同方向的第4列沿上下方向從上至下配置冷卻單元5d1、5d2、5d3。而且，水循環(huán)系統(tǒng)具有將從接水部4通過排水管15排出的排水通過送水管10向冷卻水供應(yīng)裝置2供水的水循環(huán)裝置6和冷卻排水的冷卻裝置7。
從送水管10分支，并向各層統(tǒng)一送水的分支送水管111、112及113分別與上層冷卻單元5a1、5b1、5c1、5d1的冷卻水供給裝置2、2、2、2，中層冷卻單元5a2、5b2、5c2、5d2的冷卻水供給裝置2、2、2、2以及下層冷卻單元5a3、5b3、5c3、5d3的冷卻水供給裝置2、2、2、2分別連接起來。另外將上層冷卻單元5a1、5b1、5c1、5d1的接水部4、4、4、4，中層冷卻單元5a2、5b2、5c2、5d2的接水部4、4、4、4以及下層冷卻單元5a3、5b3、5c3、5d3的接水部4、4、4、4與排水管15的分支排水管151、152、153分別連接起來，在各層統(tǒng)一回收排水。在每個(gè)冷卻單元5上，也可將斜向蜂窩體3在寬度方向多個(gè)配置。即斜向蜂窩體3也可以是被分割了的斜向蜂窩體的橫向排列形式。另外，作為在空氣冷卻裝置1A上的每個(gè)冷卻單元5的設(shè)置形式并無特別限制。例如有將第1實(shí)施方式下的冷卻單元5在上下方向重疊，在前后方向排列后固定在框架上的方法。這種情況下，使接水部4的前后方向的寬度與斜向蜂窩體3的厚度為相同程度，在前后方向裝配時(shí)，按使前面的斜向蜂窩體的后面開口部102與后面的斜向蜂窩體的前面開口部103搭接上或是靠得很近的那樣進(jìn)行，在節(jié)省空間上比較理想。
另外，空氣冷卻裝置1A，與第1實(shí)施方式的例子相同地既可不再設(shè)置循環(huán)泵或熱交換器而將接水部4的排水13放棄掉，也可裝上可除去冷卻水中不純物的純水裝置。此外，如將冷卻單元5按圖2及圖3所示那樣，使左右兩側(cè)和上下兩面放在壁部的筐體14內(nèi)，讓被冷卻空氣只從斜向蜂窩體3的前面開口部通過是比較理想的。雖然作為筐體14的形式不要特別地限定，但如果冷卻單元與筐體之間完全沒有間隙或者實(shí)質(zhì)上不存在間隙的話，則熱效率高，是令人滿意的。另外將送風(fēng)機(jī)的出口與筐體14的前開口部用管道連接而通過該管道供給被冷卻空氣的方法，在送風(fēng)效率上較為理想。
下面，參照圖2和圖3對使用第2實(shí)施方式下的空氣冷卻裝置冷卻空氣的方法進(jìn)行說明。首先，使冷卻水12從上層的4個(gè)、中層的4個(gè)及下層的4個(gè)斜向蜂窩體3各自的上面開口部101同時(shí)流下。這時(shí)，適當(dāng)調(diào)整冷卻水12的供給量和噴水方法，使12個(gè)斜向蜂窩體3達(dá)到全部濕潤的狀態(tài)。然后用沒有圖示出的送風(fēng)裝置將被冷卻空氣從前面的3個(gè)斜向蜂窩體3的前面開口部103沿圖2中的箭頭方向?qū)?。?2個(gè)斜向蜂窩體3的單元內(nèi)，流下的冷卻水12與被導(dǎo)入的被冷卻空氣直接進(jìn)行氣液接觸，在使被冷卻空氣得到冷卻的同時(shí)，在被冷卻空氣中存在化學(xué)污染物質(zhì)的情況下，該化學(xué)污染物質(zhì)被帶入冷卻水12中。進(jìn)行了熱交換而變溫且在某些情況下帶入了化學(xué)污染物質(zhì)的冷卻水12，在各個(gè)斜向蜂窩體3流下來以后成為排水，流往接水部4。接水部4中的排水通過在各層設(shè)的分支排水管151、152、153及排水管15被循環(huán)泵6送到熱交換器7后被冷卻到所設(shè)定的溫度，被冷卻的排水13被再次送到冷卻水的供給裝置2，作為冷卻水12再利用。另外從最后1列斜向蜂窩體5d1、5d2、5d3的后面開口部102可以得到冷卻后的空氣。
根據(jù)第2實(shí)施方式下的空氣冷卻裝置，在獲得第1實(shí)施方式的空氣冷卻裝置的同樣效果外，因?yàn)樵谏舷路较蚨鄬优帕?，降低?個(gè)斜向蜂窩體的高度，即使在斜向蜂窩體的下方冷卻水的溫度依然是低的，所以提高了熱效率。而且，由于在被冷卻空氣的流動方向上排列多列，故能夠提高被冷卻空氣的流速。因此可以節(jié)省空間和能源。
在本發(fā)明中，對被冷卻空氣不特別限定，除了清潔的空氣外，也可以用通過高性能(ULPA)過濾器網(wǎng)孔的含微細(xì)化學(xué)污染物質(zhì)的空氣。在這里，作為化學(xué)污染物質(zhì)，比如是鈉、鉀、鈣、硼等無機(jī)的金屬元素，氟離子、氯化物離子、硝酸離子、亞硝酸離子、硫酸離子、亞硫酸離子等的陰離子類和銨離子等的陽離子類。
本發(fā)明的空氣冷卻裝置，由于被冷卻空氣與冷卻水直接接觸，而把這些化學(xué)污染物質(zhì)帶入冷卻水，因此可以得到清潔的冷卻空氣。另外，在被冷卻空氣中化學(xué)污染物質(zhì)多的情況下，根據(jù)需要在接水部4和冷卻水的供給裝置2之間，作為可以除去排水中化學(xué)污染物質(zhì)的方法，如設(shè)置加裝了離子交換樹脂等的純水裝置，可以保持冷卻水的清潔，比較理想。
被處理空氣的溫度不作特別的限定，比如可在20℃以上，25℃以上較好，理想的是30℃以上。被處理空氣的溫度愈高一般來說熱效率愈高，所以是比較好的。另外，向冷卻單元5提供的在斜向蜂窩體的上面開口部101處的冷卻水水溫通常為7～10℃，而且比配置在第1列的斜向蜂窩體的下面開口部104處的排水水溫低2.5℃以上，優(yōu)選低5.0℃以上。使裝置在這樣的條件下運(yùn)行的話，熱效率高，所以是令人滿意的。
另外在本發(fā)明中，每1個(gè)冷卻單元的冷卻水的供給量與被冷卻空氣的供給量之液氣比L/G400-200通常為0.1-0.5kg/kg，理想的是0.2-0.4kg/kg。在這里，L/G400-200是冷卻單元中每1個(gè)前述斜向蜂窩體的高度為400mm、厚度為200mm時(shí)，供水量相對于每單位時(shí)間的空氣供給量的重量比。而當(dāng)每1個(gè)斜向蜂窩體的大小不是高度為400mm、厚度為200mm時(shí)，供水量相對于每單位時(shí)間的空氣供給量的重量比L/G相對于L/G400-200的值，與每1個(gè)斜向蜂窩體的高度增加成反比地減少，與厚度的增加成正比地增加。比如L/G400-200為0.3時(shí)，而使1個(gè)斜向蜂窩體的大小為高800mm、厚200mm時(shí)，L/G為0.15；而高為400mm、厚為600mm時(shí)，L/G則為0.9。在本發(fā)明中，由于熱效率好，在上述范圍內(nèi)那樣即使液氣比小也能充分冷卻空氣。
用數(shù)個(gè)冷卻單元的情況下，冷卻單元的數(shù)量不限定于上述實(shí)施方式的例子，適當(dāng)?shù)卮_定即可。比如，從風(fēng)扇動力和通過斜向蜂窩體的被冷卻空氣的空間速度來求所需的開口面積(Ao)，數(shù)量能滿足Ao的即可。這時(shí)，被冷卻空氣的空間速度，比如為1.5-3.0m/sec。另外，冷卻水的供給裝置和接水部可在各冷卻單元各自單獨(dú)地設(shè)置，也可不單獨(dú)設(shè)置。即，橫向多個(gè)排列的冷卻單元也可以在各層共用冷卻水供給裝置和接水部。比如，冷卻單元在斜向蜂窩體的前面開口部的橫向排2列，而且在高度方向排3層時(shí)，在橫向2列的冷卻單元上也可共用各層的冷卻水供給裝置和接水部。這樣在各層共用冷卻水供給裝置等，可以降低成本，所以是令人滿意的。
本發(fā)明的空氣冷卻裝置可以用于辦公樓、醫(yī)院、生產(chǎn)工廠的空氣冷卻裝置。
(實(shí)施例)下面，舉實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)一步進(jìn)行具體的說明，但本發(fā)明并不限定于此。
實(shí)施例1將用E玻璃纖維和有機(jī)粘合劑制成的玻璃無紡布在含有作為填充材料的氧化鋁水合物和作為粘接劑的氧化鋁凝膠的漿液中浸漬后干燥，加工出波紋后得到波形物。將該波形物按波的傳播方向交叉那樣交替地疊合后用500℃的溫度熱處理，制成由合計(jì)量80重量％的氧化鋁和氧化鋁凝膠硬化物和20重量％的E玻璃纖維組成、空隙率為65％、齒高為4.8mm和節(jié)距為10mm的斜向蜂窩體。該斜向蜂窩體相對于空氣的通氣方向?qū)挒?000mm、，高為400mm、，進(jìn)深為200mm，波紋板每隔一層的波傳播方向彼此交叉的角度(圖1中的符號Y)為60度，從沿斜向排列的單元的前后兩面看時(shí)相對于空氣流入、流出方向(水平方向)的傾斜角(圖1中的符號X)為30度。然后以可保持該斜向蜂窩體的大小，將前面、后面、上面及下面裝入可通氣的箱內(nèi)，在其上部裝設(shè)具有向蜂窩體供冷卻水的噴嘴的供水盤，在下部裝設(shè)接收通過了蜂窩體的冷卻水的排水盤，從而形成1個(gè)冷卻單元。該冷卻單元的高度包含供水盤和排水盤為500mm、寬度為1000mm、進(jìn)深為200mm。然后，將該冷卻單元以寬度為1000mm、高度為1500mm、進(jìn)深為200mm、按上下3層地裝入前后開口的筐體內(nèi)(冷卻單元按3層1列配置，合計(jì)有3個(gè)單元。)。另外，排水盤接收的溫度上升了的冷卻水，經(jīng)送水泵被送往冷卻水用的熱交換器而得到冷卻，再被循環(huán)供往蜂窩體上部的供水盤。冷卻單元等的條件如表1及表2所示。
在上述裝置中，將與夏季的空氣條件相同的32℃、70rh％的空氣以7200m3/小時(shí)的流量通風(fēng)的同時(shí)，從供水部分以每單元21L/分(液氣比L/G＝0.29kg/kg)、3個(gè)單元共計(jì)63 L/分的水量供給7℃的冷水，并測定出口空氣的溫度、濕度及空氣冷卻裝置的壓力損失。其結(jié)果如表3所示。
參考例1冷卻單元使用寬為1000mm，高為1200mm，厚為200mm的斜向蜂窩體，將包括了供水盤及排水盤后寬度為1000mm、高度為1300mm、進(jìn)深為200mm的冷卻單元配置1層(冷卻單元的1層1列配置。合計(jì)1個(gè)單元)，除了使用形狀相同而大小是可裝進(jìn)該冷卻單元的筐體以外，與實(shí)施例1同樣地測定出口空氣的溫度、濕度及空氣冷卻裝置的壓力損失。冷卻單元等的條件及測定結(jié)果如表1～表3所示。另外，在本例中，運(yùn)行時(shí)發(fā)生了相當(dāng)數(shù)量的冷卻水隨風(fēng)一起向蜂窩體的下風(fēng)處飛散的“帶出現(xiàn)象”。這被認(rèn)為是由于L/G與實(shí)施例1相同，L/G400-200比實(shí)施例1大，在斜向蜂窩體的進(jìn)深方向的冷卻水量過多而引起的。
比較例1除用表2所示條件的鰭狀螺旋管式熱交換器(境川工業(yè)株式會社制造)代替實(shí)施例1中所用的空氣冷卻裝置外，與實(shí)施例1同樣地測定出口空氣的溫度、濕度及空氣冷卻裝置的壓力損失。鰭狀螺旋管式熱交換器等的條件及測定結(jié)果如表1～表3所示。
比較例2除斜向蜂窩體的齒高為3.5mm，節(jié)距為7.5mm外，與實(shí)施例1同樣地測定出口空氣的溫度、濕度及空氣冷卻裝置的壓力損失。冷卻單元等的條件及測定結(jié)果如表1～表3所示實(shí)施例3除將在實(shí)施例1中制作的冷卻單元以寬度為1000mm、高度為1500mm、進(jìn)深為600mm按上下3層、前后3列地裝入前后開口的筐體(冷卻單元按3層3列配置，合計(jì)有9個(gè)單元。)以外，構(gòu)成與實(shí)施例1同樣的裝置，測定條件如表3和表4所示，測定出口空氣的溫度、濕度及空氣冷卻裝置的壓力損失。此外，因?yàn)楸緦?shí)施例是假定半導(dǎo)體工廠的潔凈廠房用的外部空氣取入口的冷卻，所以還測定了該取入口處空氣中不純物離子的含有量和冷卻后的空氣中不純物離子的除去率。不純物離子濃度，是通過加了超純水的撞擊式測塵器分別吸收采集空氣取入口處空氣和冷卻后的空氣后，對采集液用離子色譜圖進(jìn)行分析而求得的。冷卻單元等的條件及測定結(jié)果如表1～表4所示(表1)實(shí)施例 參考例 比較例 實(shí)施例 實(shí)施例1 11 2 3空氣冷卻裝置中的熱交換手段斜向斜向 鰭狀斜向斜向蜂窩體 蜂窩體 螺旋管 蜂窩體 蜂窩體蜂窩體單元的大小齒高(mm) 4.8 4.8 ～ 3.5 4.8節(jié)距(mm) 10 10 ～ 7.5 10一個(gè)斜向蜂窩體的大小寬度(mm) 1000 1000 ～ 10001000高度(mm) 400 1200 400 400進(jìn)深(mm) 200 200 ～ 150 200(表2)實(shí)施例 參考例比較例實(shí)施例實(shí)施例11 1 2 3每個(gè)冷卻單元或鰭狀螺旋管的大小寬度(mm) 1000 1000 1000 1000 1000高度(mm) 500 1300 1500 500 500進(jìn)深(mm) 200 200 600 150 200每個(gè)冷卻單元或鰭 3層1列 1層1列1個(gè) 3層1列3層3列狀螺旋管的配置冷卻單元整體或鰭狀螺旋管的大小寬度(mm)1000 1000 1000 1000 1000高度(mm)1500 1300 1500 1500 1500進(jìn)深(mm)200 200 600 150 600傳熱面積(m2) 150 150 175 155 450(表3)實(shí)施例參考例比較例實(shí)施例實(shí)施例1 1 12 3冷卻水入口溫度(℃) 7 7 77 7第3列冷卻單元或鰭狀螺旋管的 1622 12 16 16出口溫度(℃)第1列冷卻單元的出口溫度(℃) ～～ ～ ～ 11.5每個(gè)斜向蜂窩體的供水量(L/分) 2163 ～ 16 21冷卻裝置整體的供水量(L/分)6363 338 48 189入口空氣溫度(℃) 3232 32 32 32濕度(RH％)7070 70 70 70出口空氣溫度(℃) 1926 19 19 10.5濕度(RH％)100 100100 100100供給空氣量(m3/小時(shí)) 10800 10800 1080010800 10800液氣比L/G400-200(kg/kg) 0.29 0.87 ～ 0.29 0.87液氣比L/G(kg/kg) 0.29 0.29 1.58*10.22 0.29壓力損失(Pa) 5060 84 55 150帶出現(xiàn)象 無有 無 無 無*1向鰭狀螺旋管供水的重量除以供空氣的重量所得的值(表4)實(shí)施例3入口空氣中的離子成分濃度NH4+(ppb)10.1SO42-(ppb) 9.5NO2-(ppb) 10.5出口空氣中的離子成分濃度NH4+(ppb) 0.3SO42-(ppb) 0.2NO2-(ppb) 0.5除去率NH4+(％)97SO42-(％) 97NO2-(％)95由表1～表4，可以知道以下的情況。即，參考例1在與實(shí)施例1相同水量時(shí)，出口空氣的溫度高。比較例1中空氣的壓力損失大，需要大量冷卻水，另外鰭狀螺旋管設(shè)置空間的進(jìn)深需要冷卻性能同等時(shí)的實(shí)施例1的3倍。實(shí)施例2，由于減小了蜂窩體的大小，與實(shí)施例1相比可以減少設(shè)置空間的進(jìn)深，冷卻水量也減少了。實(shí)施例3，作為出口空氣通過加熱可以得到適合潔凈廠房內(nèi)空氣條件(23℃，45RH％)的10.5℃，100RH％的冷卻空氣。此外還知道了可以除去90％以上的NH4+、SO42和NO2-。
如使用與本發(fā)明的空氣冷卻裝置，比如對于辦公樓和工廠的從外部取入的空氣和循環(huán)空氣，用斜向蜂窩體這樣簡易的構(gòu)成，可以改善熱效率，降低液氣比，減少壓力損失，節(jié)省空間和能源，進(jìn)而可以降低成本。
權(quán)利要求
1.一種具備冷卻單元和送風(fēng)裝置的空氣冷卻裝置，所述冷卻單元具有在前后兩面和上下兩面開口并且從前面開口部導(dǎo)入被冷卻空氣的同時(shí)從后面開口部排出冷卻空氣地配置的斜向蜂窩體、向該斜向蜂窩體的上面開口部供給冷卻水的冷卻水供給裝置、以及接收從該斜向蜂窩體的下面開口部排出的排水的接水部，所述送風(fēng)裝置向所述斜向蜂窩體的前面開口部導(dǎo)入被冷卻空氣并從該斜向蜂窩體的后面開口部排出冷卻空氣，其特征在于，至少具有一個(gè)所述冷卻單元，并且，該冷卻單元中的每個(gè)所述斜向蜂窩體的高度為200～800mm。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的空氣冷卻裝置，其特征在于，具有冷卻所述排水的冷卻裝置以及將該排水送往所述冷卻水供給裝置的水循環(huán)裝置。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的空氣冷卻裝置，其特征在于，在上下方向上配置多個(gè)所述冷卻單元。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的空氣冷卻裝置，其特征在于，在被冷卻空氣的流動方向上配置多個(gè)所述冷卻單元。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的空氣冷卻裝置，其特征在于，在寬度方向上配置多個(gè)所述冷卻單元。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的空氣冷卻裝置，其特征在于，配置于寬度方向上的多個(gè)所述冷卻單元在各層共用冷卻水供給裝置或接水部。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的空氣冷卻裝置，其特征在于，構(gòu)成所述斜向蜂窩體的板狀部件是由選自氧化鋁、二氧化硅及二氧化鈦的1或2種以上的填充物或粘結(jié)劑與玻璃纖維、陶瓷纖維或氧化鋁纖維構(gòu)成的。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的空氣冷卻裝置，其特征在于，所述斜向蜂窩體的空隙率為50～80％。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的空氣冷卻裝置，其特征在于，所述斜向蜂窩體單元的齒高為2.5～8.0mm。
10.一種空氣冷卻方法，其特征在于，使用權(quán)利要求1所述的空氣冷卻裝置，從該冷卻單元的所述斜向蜂窩體的前面開口部導(dǎo)入被冷卻空氣并從該斜向蜂窩體的后面開口部排出冷卻空氣。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的空氣冷卻方法，其特征在于，配置在第1列的所述斜向蜂窩體的上面開口部的所述冷卻水的水溫比所述斜向蜂窩體的下面開口部的所述排水的水溫低2.5℃以上。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的空氣冷卻方法，其特征在于，每1個(gè)冷卻單元的所述冷卻水的供給量與所述被冷卻空氣的供給量之液氣比L/G400-200為0.1～0.5kg/kg。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種具備冷卻單元和送風(fēng)裝置的空氣冷卻裝置，所述冷卻單元具有在前后兩面和上下兩面開口并且從前面開口部導(dǎo)入被冷卻空氣的同時(shí)從后面開口部排出冷卻空氣地配置的斜向蜂窩體、向該斜向蜂窩體的上面開口部供給冷卻水的冷卻水供給裝置、以及接收從該斜向蜂窩體的下面開口部排出的排水的接水部，所述送風(fēng)裝置向所述斜向蜂窩體的前面開口部導(dǎo)入被冷卻空氣并從該斜向蜂窩體的后面開口部排出冷卻空氣，至少具有一個(gè)所述冷卻單元，并且，該冷卻單元中的每個(gè)所述斜向蜂窩體的高度為200～800mm。該空氣冷卻裝置可以改善熱效率，降低液氣比，減少壓力損失，節(jié)省空間和能源。
文檔編號F24F1/00GK1434253SQ0310006
公開日2003年8月6日 申請日期2003年1月8日 優(yōu)先權(quán)日2002年1月9日
發(fā)明者大見忠弘, 白井泰雪, 小林貞雄, 寺田功, 岡部稔久, 谷口隆志, 森直樹, 伊藤宏, 若山惠英, 稻葉仁, 齋藤一夫, 小林菊治, 花岡秀夫 申請人:大見忠弘, 小林貞雄, 霓佳斯株式會社, 大成建設(shè)株式會社, 日立工程設(shè)備建設(shè)株式會社